可得然胶调控马铃薯淀粉糊化与凝胶化：水凝胶食品中相互作用机制、结构增强与质地改良

为解决低浓度马铃薯淀粉(PS)凝胶加工性能差和质地不佳的问题，研究人员开展了可得然胶(CD)调控PS凝胶化的主题研究。通过RVA、DSC、流变学、SAXS、LF-NMR等技术手段，发现CD通过竞争吸水与分子间相互作用双重机制，显著改善PS凝胶的加工特性与质构性能，为高品质淀粉基食品开发提供新策略。

　　

在亚洲传统饮食文化中，淀粉质水凝胶食品如粉丝、米粉和果冻占据重要地位，它们不仅是日常主食的重要组成部分，更是承载着千年饮食智慧的舌尖记忆。马铃薯作为全球第三大粮食作物，以其高产、高淀粉含量和低成本的优势，在中国得到广泛种植和应用。马铃薯淀粉(PS)因其高粘度、低糊化温度和糊化后透明度佳的特性，成为凝胶食品生产的理想原料。然而，低浓度PS形成的凝胶存在明显缺陷——热稳定性和剪切稳定性差，质地特性不理想，这严重限制了其在凝胶食品加工中的应用前景。

面对这一行业痛点，食品科学家们将目光投向了非淀粉多糖的复配策略。在《Food Hydrocolloids》发表的最新研究中，青岛农业大学食品科学与工程学院的研究团队创新性地采用微生物来源的可得然胶(CD)来调控马铃薯淀粉的凝胶行为。这种线性多糖分子具有非凡的凝胶形成能力，能在80°C以上形成热不可逆凝胶，且在水悬浮液中表现出优异的热稳定性，堪称食品凝胶界的"超级增强剂"。

为了揭示CD与PS相互作用的奥秘，研究团队运用了多重技术手段：通过快速粘度分析(RVA)测定糊化特性，差示扫描量热法(DSC)分析热力学性质，流变仪表征粘弹特性，小角X射线散射(SAXS)解析超分子结构，低场核磁共振(LF-NMR)探测水分分布，并结合质构分析和扫描电镜(SEM)观察微观结构。

研究结果令人振奋：在加热过程中，CD与PS展开"水分争夺战"，通过竞争性吸水作用延迟了PS的糊化过程，使糊化终了温度(T_c)升高了4.02±0.63°C，峰值粘度降低31.3%，糊化焓(ΔH)减少37.8%。这种抑制效应源于CD限制了PS无定形区的水合作用，同时促进了结晶区域的瓦解。更有趣的是，CD还显著减弱了体系的剪切稀化行为，流动指数(n)增加38%，大大改善了加工性能。

在冷却阶段，CD展现出"双面娇娃"的特性——通过疏水缔合和氢键作用加速网络形成，使凝胶弹性模量(G′)在25°C、70:30配比下提升336%，分形维数(D)增加4.3%。当CD添加量为5%时，凝胶形成更致密的双网络结构，孔径缩小50%，质构特性达到最优：硬度提高21%，咀嚼性增加83%。然而，过量的CD(>20%)反而会因增大分子间距而抑制网络完整性，印证了"过犹不及"的科学道理。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示了分子间的"亲密对话"：随着CD含量增加，羟基伸缩振动峰从3354 cm^-1红移至3319 cm^-1，证实了CD与PS之间通过氢键形成了牢固的分子握手。低场核磁共振则展现了水分子的"舞蹈变化"：CD的加入使自由水弛豫时间(T₂₃)显著左移，表明凝胶网络对水分的束缚能力增强，这得益于CD出色的持水性能和水分子向PS基质的渗透促进作用。

小角X射线散射数据描绘了结构的"分形之美"：所有共混体系均表现出质量分形特征，分形维数D的显著增加证实了PS-CD复合作用增强了结构致密性。扫描电镜图像则直观展示了微观世界的"建筑奇迹"：适量CD(5%)形成细小异质孔洞的致密网络，而过量CD导致孔洞扩大和结构不规则，与质构测量结果高度吻合。

这项研究不仅阐明了CD在PS凝胶系统中的双重角色——抑制糊化却促进凝胶化，更为定制高性能淀粉基食品提供了创新解决方案。CD通过竞争吸水和分子间相互作用的协同效应，成功解决了低浓度PS凝胶的热/剪切不稳定性问题，显著改善了质构特性。该研究成果对开发新型马铃薯主食产品和推进高品质PS凝胶食品产业化具有重要指导意义，为传统淀粉食品的升级换代提供了科学依据和技术支撑。